JP2021520274A - 対象を含むシーンの画像の画像セグメンテーションのための装置、システム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
対象を含むシーンから反射された電磁放射線を受信するよう構成された受信機と、
受信された電磁放射線に第1の偏光を適用して第1の偏光放射線を生成し、受信された電磁放射線に第1の偏光とは異なる第2の偏光を適用して第2の偏光放射線を生成するよう構成された偏光ユニットと、
上記第1の偏光放射線から第1の画像を生成し、上記第2の偏光放射線から第2の画像を生成するよう構成されたセンサユニットと、
第1及び第2の画像の組み合わせからシーン内の異なる材料の領域を識別するよう構成されたセグメンテーションユニットと、
対象の皮膚を表す領域を選択し、上記選択された領域内の第1の偏光放射線から第1の偏光方向を有する第1の検出信号と、上記選択された領域内の第2の偏光放射線から第1の偏光方向と異なる第2の偏光方向を有する第2の検出信号とを生成し、上記2つの検出信号を組み合わせて、上記2つの検出信号からバイタルサインを決定するよう構成されたバイタルサイン決定ユニットとを有する。
偏光されていない電磁放射線又は偏光された電磁放射線で対象を含むシーンを照明するよう構成された照明ユニットと、
照明されたシーンの画像の画像セグメンテーションのために本書に開示される装置とを有する。
これにより、上記偏光ユニットは、対象の皮膚領域を照明するために使用される偏光電磁放射線の偏光方向に平行又は同等(即ち、例えば、円偏光の場合同じ)である第1の偏光と、対象の皮膚領域を照明するために使用される偏光電磁放射線の偏光方向に直交又は反対(例えば、円偏光の場合)である第2の偏光とを適用するよう構成される。
偏光解消の量は、
として表されることができ、ここで、Ip及びIcは入射光偏光に対して平行(指数p)及び垂直(指数c)の反射光の強度である。本発明は、部分的な偏光が依然として存在する場合にも良好に機能するが、光の元の偏光が生物学的潅流組織において失われると仮定することは合理的である。
代替の実施形態では、デュアルカメラセットアップにより同様の効果が同時に実現されることができる。その場合、一方のカメラは、照明ユニットと平行な偏光方向を有し、他方のカメラは交差偏光方向を有する。
この場合の手順を記述するために、正規化された信号は、時間ウィンドウにおける両方のセンサからベクトルCp及びCcとして書かれ、これは行列Cn=[Cp、Cc]へと結合され、抽出されたパルス(PPG)信号は、2つのセンサ信号の加重和であるS、即ち
として書かれる。
交差及び偏光チャネルにおけるパルス信号の相対振幅がPbvにより与えられると仮定すると、パルス信号Sを与える重みWPBVが探索され、パルス信号に関して、2つの偏光チャネルCp及びCcとの相関がPbvに等しく
となり、従って混合を決定する重みが、
により決定され、ここで、
が成り立ち、スカラーkは、WPBVが単位長(又は別の固定長)を有するように決定されることができる。
Claims (13)
- 対象を含むシーンの画像の画像セグメンテーションのための装置であって、
前記対象を含むシーンから反射された電磁放射線を受信する受信機と、
前記受信された電磁放射線に第1の偏光を適用して第1の偏光放射線を生成し、前記受信された電磁放射線に前記第1の偏光とは異なる第2の偏光を適用して第2の偏光放射線を生成する偏光ユニットと、
前記第1の偏光放射線から第1の画像を生成し、前記第2の偏光放射線から第2の画像を生成するセンサユニットと、
前記第1及び第2の画像の組み合わせから前記シーン内の異なる材料の領域を識別するセグメンテーションユニットと、
前記対象の皮膚を表す領域を選択し、前記選択された領域内の第1の偏光放射線から第1の偏光方向を有する第1の検出信号と、前記選択された領域内の第2の偏光放射線から前記第1の偏光方向と異なる第2の偏光方向を有する第2の検出信号とを生成し、前記2つの検出信号を結合して、前記2つの検出信号からバイタルサインを決定するバイタルサイン決定ユニットとを有する、装置。 - 前記セグメンテーションユニットが、前記第1及び第2の画像の比率又は差から、前記シーン内の異なる材料の領域を識別する、請求項1に記載の装置。
- 前記センサユニットが、単一の波長チャネル又は2つ以上の異なる波長チャネルで前記第1及び第2の画像を生成する、請求項1又は2に記載の装置。
- 前記センサユニットが、2つ以上の異なる波長チャネルで前記第1及び第2の画像を生成し、
前記セグメンテーションユニットは、波長チャネルあたりの前記第1の画像と第2の画像との組み合わせから、前記シーン内の異なる材料の領域を識別する、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の装置。 - 前記センサユニットが、2つ以上の異なる波長チャネルで前記第1及び第2の画像を生成し、
前記セグメンテーションユニットは、それぞれの第1及び第2の画像の画素を、前記2つ以上の異なる波長チャネルの成分を有するベクトルへと変換し、前記ベクトルを単位長に正規化し、前記シーン内の異なる材料の領域を識別するために、前記2つ以上の異なる波長チャネルのベクトル間の余弦角又は内積を決定する、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の装置。 - 前記偏光ユニットが、前記2つの異なる偏光を同時に適用し、前記センサユニットは、前記2つの画像を同時に生成する、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の装置。
- 前記偏光ユニットが、前記2つの異なる偏光を時間逐次的に適用し、特に、時間において前記偏光方向を交互に変更し、前記センサユニットは、前記2つの画像を時間逐次的に生成する、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の装置。
- 前記偏光ユニットが、前記第2の偏光に対して直交する第1の偏光を適用する、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の装置。
- 前記偏光ユニットが、前記対象の皮膚領域を照明するために使用される偏光電磁放射線の偏光方向に平行又は同等である第1の偏光と、前記対象の皮膚領域を照明するために使用される偏光電磁放射線の偏光方向に直交又は反対である第2の偏光とを適用する、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の装置。
- 前記バイタルサイン決定ユニットが、重み付けされた組み合わせにより前記2つの検出信号を線形結合することにより、前記2つの検出信号からバイタルサインを決定し、前記重み付けされた組み合わせの重みは、ブラインド信号分離により、特に主成分分析又は独立成分分析により、及び所定の基準に基づき、前記結合された検出信号の成分チャネルを選択することにより決定される、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の装置。
- 前記バイタルサイン決定ユニットが、重みを用いて重み付けされた組み合わせにより前記2つの検出信号を線形結合することにより、前記2つの検出信号からバイタルサインを決定し、前記線形結合がパルス信号をもたらし、前記パルス信号に関して、元の検出信号との積が、前記個別のシグネチャベクトルにより表される相対的脈動と等しく、
前記シグネチャベクトルは、2つの元の検出信号における前記検出信号の期待される相対強度を提供する、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の装置。 - 対象を含むシーンの画像を画像分割するシステムであって、
非偏光電磁放射線又は偏光電磁放射線で対象を含むシーンを照明する照明ユニットと、
前記照明されたシーンの画像の画像セグメンテーションのための、請求項1に記載の装置とを有する、システム。 - 対象を含むシーンの画像の画像セグメンテーションのための方法において、
前記対象を含むシーンから反射される電磁放射線を受信するステップと、
前記受信された電磁放射線に第1の偏光を適用して第1の偏光放射線を生成し、前記受信された電磁放射線に前記第1の偏光とは異なる第2の偏光を適用して第2の偏光放射線を生成するステップと、
前記第1の偏光放射線から第1の画像を生成し、前記第2の偏光放射線から第2の画像を生成するステップと、
前記第1及び第2の画像の組み合わせから前記シーン内の異なる材料の領域を識別するステップと、
前記対象の皮膚を表す領域を選択するステップと、
前記選択された領域における前記第1の偏光放射線から第1の偏光方向を有する第1の検出信号と、前記選択された領域における前記第2の偏光放射線から前記第1の偏光方向とは異なる第2の偏光方向を有する第2の検出信号とを生成するステップと、
前記2つの検出信号を結合することにより、前記2つの検出信号からバイタルサインを決定するステップとを有する、方法。
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